[发明专利]电力转换装置的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及对电机进行可变速驱动的电力转换装置的控制装置，特别涉及具有DC-DC转换器和逆变器的电力转换装置的控制装置。

背景技术

作为电动车的动力源，可变速范围为广范围的永磁铁同步电机被人们所期待。此外，作为用于对永磁铁同步电机进行可变速驱动的电源，一般使用为可变频率电源的逆变器。此处，对逆变器连接可变速范围广的永磁铁同步电机作为负载时，永磁铁同步电机的感应电压与电机的旋转速度成比例上升，存在逆变器的输出电压相对于由电机感应而得到的反电动势变得不足的可能性。如果像这样逆变器的输出电压不足，则不能够从逆变器向电机流动期望的电流，因此有在电机中不能够产生必需的转矩的可能性。于是，在现有技术中，在利用非同步PWM（Pulse Width Modulati导通（ON）：脉宽调制）模式使逆变器运转的领域中，采用通过最大转矩/电流控制、弱磁通控制，避免逆变器的输出电压相对于电机感应的反电动势的余量不足的问题的方法。此处，非同步PWM模式，通过使用指示应从逆变器向电机供给的交流电压波形的电压指令和与该电压指令非同步的规定频率的载波进行脉宽调制，来生成作为PWM脉冲的栅极信号。

在最大转矩/电流控制和弱磁控制中，控制在电机流动的电流。在电机的电枢绕组（定子绕组）流动的电流能够分解为：作为沿着向转子的永磁铁的N极的方向的d轴的成分的d轴电流i_d；和作为沿与该d轴正交的q轴的成分的q轴电流i_q。此处，q轴电流i_q用于在电机中产生磁转矩，d轴电流i_d和q轴电流i_q用于产生磁阻转矩。在最大转矩/电流控制和弱磁通控制中，进行以该d轴电流i_d和q轴电流i_q作为成分的电流矢量的控制。

在最大转矩/电流控制中，从绝对值相同的电流矢量组中选择转矩最大的电流矢量，将该最大的转矩和得到该转矩的电流矢量相关联。然后，在施加需要的转矩时，求取与该转矩相关联的电流矢量，进行用于使作为这样的电流矢量的成分的d轴电流i_d和q轴电流i_q在电机流动的电流相位控制。通过进行该最大转矩/电流控制，使为了得到需要的转矩而在电机流动的电流最小，使在电机产生的铜损最小，由此能够使应设于电机的反电动势与逆变器的输出电压之间的余量较少。

此外，弱磁场控制是，通过在电机的电枢绕组中流动负的d轴电流i_d，减少由于转子的旋转而在电枢绕组产生的反电动势，由此增加q轴电流i_q，增加电机的转矩。另外，弱磁场控制和上述最大转矩/电流控制例如在非专利文献1中公开。

通过进行弱磁场控制，能够一定程度上解决电机旋转速度高的区域中的转矩不足的问题。但是，弱磁场控制也存在极限，当电机的旋转速度超过一定限度时，即使在非同步PWM模式中进行弱磁场控制，也会产生在高速旋转区域中不能够得到期望的转矩的问题。

于是，有时会进行将控制装置中的栅极信号的生成模式从非同步PWM模式切换为例如单脉冲（一脉冲）的同步PWM模式的控制。此处，同步PWM模式，通过使用指示应从逆变器向电机供给的交流电压波形的电压指令和与该电压指令同步的载波进行脉宽调制，来生成作为PWM脉冲的栅极信号。此外，单脉冲（一脉冲）的同步PWM模式是在电压指令的一周期的期间生成一个PWM脉冲的模式。当切换为该单脉冲等的同步PWM模式时，能够从逆变器向电机供给高基波电压，因此能够解决高速旋转区域中的转矩不足的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－208409号公报

非专利文献

非专利文献1：武田、松井、森本、本田共著“埋入永磁铁同步电机的设计和控制”欧姆社，2001.10发行。

发明内容

发明要解决的问题